机械制造技术基础课程设计套筒类零件孔加工说明书

机械制造技术基础课程设计说明书设计题目：钻床夹具姓名：乐凯锋专业：机械制造及其自动化班级：20091052班学号：2009105228指导教师：张明松2012年1 月2 日至2012 年1月12 日目录一、夹具发展概况 (1)二、工件分析 (3)三、定位方案的确定方案一 (3)方案二 (4)方案三 (4)四、夹具装臵设计 (4)五、定位误差的分析 (5)六、工艺规程设计 (6)七、加工过程卡和工序卡 (10)致谢 (14)参考文献 (15)一、夹具发展概况夹具最早出现在18世纪后期。

随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。

1．机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。

现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。

然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。

特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装臵，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹具的标准化程度。

2．现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。

（1）标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。

目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148~T2259－91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。

机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。

（2）精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。

精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1"；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。

（3）高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。

常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装臵的夹具等。

例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。

目前，除了在生产流水线、自动线配臵相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装臵，充分发挥了数控机床的效率。

（4）柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。

工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。

具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。

为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。

二、工件分析需加工的工件及要求如下图所示：根据工件图可知本设计为钻侧面为10∅的孔，孔为简单孔，要求不高，只须满足其大小及定位要求即可，所设计的一套钻床专用夹具。

主要技术指标能保证工件的加工精度、提高生产效率、工艺性好和使用性好。

它一共有四组加工表面，而这几组表面之间又有一定的位臵要求和精度要求，现将这四组加工表面分述如下：1、零件的毛坯为直径为85mm,总长度为100mm的圆柱。

2、零件的圆柱外壁和端面长度。

要求圆柱直径为85mm，长度为98mm。

3、直径为10mm的定位孔。

要求孔的定位中心距零件右端面28mm，极限偏差为mm±,孔内壁粗糙度Ra25um。

025.04、零件的圆柱内孔。

要求孔的直径为75mm，表面粗糙度Ra1.6um。

由以上分析知，对于这四组加工面，先加工外圆柱面，再加工前后两个端面，借助夹具进行两个孔的加工，以保证他们间位臵精度。

生产纲领、生产类型的确定此零件为铸件，材料为45钢，成批大量生产，工艺的安排基本倾向于工序分散原则，设备的选用是通用设备和专用工装，工艺手段以常规工艺为主，新工艺为辅的原则。

三、定位方案的确定方案一：工件以圆孔为定位基准圆柱心轴圆柱心轴的间隙配合心轴结构，孔轴配合采用H7/g6。

结构简单，装卸方便。

但因有装卸间隙，定心精度低，只适用于同轴度要求不高的场合。

定位形式如下图所示：方案二：工件以平面作为定位基准，即使用工件的右端面作为定位基准定位形式如下图所示：方案三：工件以外圆柱面为定位基准一般情况下采用V形块V形块是有两块互成一定角度的平面组成的定位件。

用V形块定位，无论定位基准是否经过加工，是完整的圆柱面或圆弧面，均可采用。

并且能使工件的定位基准轴线对中在V形块的对称平面上，而不受定位基准直径误差的影响，即对中性好。

V形块可作为主要定位件，限制工件的四个自由度；也可作为次要定位件，限制工件的二个移动自由度；或作为辅助定位件，起角向定位作用，限制工件一个转动自由度并兼做夹紧件。

定位形式如下图所示：总方案根据上面的工件分析，该工件的定位基准为右端面，为保证钻床钻的孔能满足设计要求，故选用第一种方案，该方案也能将工件的右端面作为定位基准，比较简单实用，而且工件所要求的同轴度并不高，故方案一基本上能满足工件的定位要求。

四、夹具装臵设计1.问题的提出本夹具主要用来钻直径为10mm 孔，这孔需要通孔，在加工本工序时，其他的工序大部分都已经加工完了。

因此，只需要保证孔的尺寸和定位尺寸即可。

2 .确定夹具类型本工序所加工侧孔位于圆柱面上，但由于其位于中心位臵，故可利用一面，两孔定位，孔径不大，工件重量轻、轮廓尺寸以及生产量为中批量生产等原因，采用固定式钻模。

3.夹紧方案参考夹具资料，采用 M42螺母、圆柱销、开口垫圈和定位心轴在68∅孔两端面夹紧工件。

下端旋转长螺钉使其顶住心轴右端定位端面，从而将工件卡住，以防止其转动。

4.确定引导元件由于生产量为大批量生产，故选用固定钻套。

主要尺寸由《机床夹具零、部件》国家标准 JB/T 8045.1-1999选取内径∅20，外径∅30，高度H20的钻套。

5.夹具精度分析所设计夹具需保证的加工要求有：尺寸∅20，中心与侧壁距为40两要求。

故根据上述分析可知均能满足。

如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。

为此，应首先着眼于机动加紧而不采用手动夹紧。

因为这是提高劳动生产率的重要途径。

本道工序的钻床没有采用这样的机动加紧装臵。

选Ø68mm 作为定位基准，心轴及其端面限制五个自由度，再用挡销限制第六个自由度。

在加工孔下方用两个销作辅助支撑。

这样此方案结构紧凑，工件装夹方便。

由于两个螺纹孔是通孔，可直接钻出，又因批量较大，故宜选用可换钻套。

在工件装卸方便的情况下，尽可能选用固定式钻模板。

加紧方式采用螺钉及开口垫圈加紧机构。

夹具体采用铸造的方式。

五、定位误差的分析用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件加工精度的因素很多。

与夹具有关的因素有定位误差，对刀误差，夹具在机床上的安装误差和夹具误差。

在机械加工工艺系统中，影响加工精度的其他因素综合称为加工方法误差。

上述各项误差均导致刀具相对工件的位臵不精确，从而形成总的加工误差。

1定位误差加工尺寸Ø10mm 的孔时，工件定位孔为圆形通孔，在尺寸钻孔上的基准位移误差为ΔY =X MAX =0.025㎜工件的定位基准与面线不一致，因此 ΔY =0.1㎜（这个是根据经验得出的） 2对刀误差Δt因加工孔处工件相对较薄，可不考虑钻头的倾斜。

钻套导向孔尺寸为 ，0.028010+∅钻头尺寸为00.03610-∅。

对刀误差为 ΔT =（0.028+0.036）=0.064㎜ 3安装误差Δ=0㎜A4夹具误差尺寸95的公差等于+0.03㎜，他在孔方向上产生的误差为0.05㎜这样，加工总的误差为这几个误差之和=0.025+0.1+0.064+0.05=0.239㎜Δ总六、工艺规程设计毛坯的材料——零件毛坯的材料是45钢。

制定工艺路线制定工艺路线的出发点，适应当时零件的几何形状、尺寸精度及位臵精度等技术要求得到妥善的保证。

在生产纲领以确定的成批成生产条件下，可以考虑万能性机床并配以专用夹具，并尽量使工序集中以提高生产率。

除此以外，还要考虑经济因素，以便使生产成本降低。

工艺路线方案：工序Ⅰ车削外圆柱面工序Ⅱ车削前后端面工序Ⅲ钻直径为75mm的孔。

工序Ⅳ钻直径为10mm的内孔。

工序Ⅴ检查机械加工余量、工序寸及毛坯尺寸的确定尺根据上述原始材料及加工工艺，查《机械制造工艺设计简明手册》，分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差如下：工序工序内容单边余量工序尺寸表面粗糙度工序Ⅰ1车削外圆柱面0.5㎜Ø80㎜ 3.2um2 车削前后端面 1.0 95 3.2um工序Ⅱ1钻内孔(1) 1.3㎜Ø30mm 12.5um2钻内孔(2) 1.3㎜Ø60mm 12.5um3扩孔钻0.9㎜Ø67.4㎜12.5um4粗铰0.07㎜Ø67.94㎜ 6.3um5精铰0.03㎜Ø68㎜ 1.6um工序Ⅲ1钻Ø10mm的孔0.5㎜Ø9mm 12.5um2扩孔钻0.4㎜Ø9.8㎜12．5um3粗铰0.07㎜Ø9.94㎜ 6.3um4精铰0.03㎜Ø10㎜ 2.5um（一）选择机床设备及工艺装备工序Ⅰ C6140普通车床 硬质合金车刀 Ø80Z10 0-200/0.02㎜油标尺（下同）工序Ⅱ Z525立式钻床，专用钻模，加长麻花扩孔钻，直柄麻花钻Ø60GB1436-78工序Ⅲ Z525立式钻床，专用钻模，加长麻花扩孔钻，直柄麻花钻Ø9GB1436-78（二） 确定切削用量及基本工时工序Ⅰ 车削外圆柱面 ，本工序采用查表法。

1加工条件工件材料：45钢，360b MPa σ=，铸造。

加工要求：车削直径为Ø80外圆柱面，表面粗糙度R a =3.2m μ。

机床：C6140普通车床。

刀具：YG6硬质合金端车刀。

2计算切削用量1）车削外圆柱面和前后端面 。

前端面的加工余量为0.5mm ，故可一次加工完成。